厂区风力发电节能减排方案设计.doc

厂区风力发电节能减排方案设计

7
2020年4月19日
文档仅供参考

金王集团

厂区风力发电节能减排方案设计

一、概述
节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。 中国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。经过节能减排中国能在应对全球气候变化方面做出重要贡献。作为人类社会面临的共同挑战，气候变化已经成为当前国际社会高度关注的全球问题。中国的温室气体排放总量已接近世界第一排放大国美国，近年来更是呈高速增长的趋势。同时，尽管中国人均排放大大低于发达国家，但已接近世界平均水平。节能减排作为实现经济发展和保护环境双赢的有效途径，不但是中国自身可持续发展的内在要求，也是为全球减缓气候变化做出的重要贡献。面对国家政策以及全球环境的大趋势，迫切需要进一步加强节能减排工作，控制污染物排放。
为了实现“十一五”规划的节能减排目标，国家不但出台了一系列的法律法规，健全节能减排的相关政策体系，而且投资十大节能工程，总计500余个节能项目。 4月1日实施的修改后的《节能法》明确将节约资源作为中国的一项基本国策。实行节能目标责任制和节能考核评价制度，将节能目标完成情况作为对地方人民政府及其负责人考核评价的内容，这一重要制度创新有利于扭转少数地区、部门存在的正面追求经济增长的发展观和政绩观。新政策体系另一个突出的特点是在行政手段之外，越来越多地引入和应用市场机制和税收、补贴等经济激励措施，调动企业积极性，促进节能减排。
放眼全球，世界各国都在加大对风力机、太阳能等可再生能源的开发利用。近十几年的实践证明，风力发电与太阳能发电是可再生新能源中技术发展最快、最有可能实现产业化、商品化的技术。能够预言，风力发电与太阳能电势必会得到广泛的推广应用。在具备了丰富的风力资源和太阳能资源的青岛地区，利用风力发电和太阳能发电无疑将会成为企业节能减排的最明智之选。
二、在金王集团厂区安装风力发电与太阳能发电的可行性分析
金王集团厂区所在的青岛市属于季风气候，有着得天独厚的风能资源，特别是每年的春、秋、冬季的风力资源丰富。据青岛气象统计，年平均风速大于5m/s，每年中风速大于等于3级风的吹刮时间大约在7000小时左右，非常适合使用风力发电机。
金王集团厂区面积大，建筑物高度普遍不高，风力流畅。风力机塔杆设计为18m，则厂区内的风况不会受到建筑物的影响，良好的风况会提高可利用的风能。
大自然的风、光能源具有互补性，未来保证电能供给的稳定性，采用风光互补的配套方案会更加彰显新能源的优势。
青岛位于中国太阳辐射的三类地区，太阳能比较丰富，具备利用太阳能的良好条件。将太阳能光伏板置于周围没有高大障碍物的地方，有利于太阳能的采集。
综合以上几个方面的分析，金王集团厂区内安装风力发电机和太阳能发电设备是可行的。
三、发电系统的配置方案
根据工厂的实际情况，拟对整个厂区安装总容量100kW的风力机组，10kW的太阳能光伏板。
具体配置能够采取两种方案：
1、 采用10台10Kw的风力机组，加上10kW的太阳能光伏板。
2、 采用20台5kW的风力机组，加上10kW的太阳能光伏板。
风力机系统方案如下：

该系统的配置方案已得到广泛的应用，而且能够保证其运行的可靠性。
系统中所使用的控制器主要起整流、限定电压和安全保护的作用。该系统正常运行时，控制器能够将风力发电机组产生的交流电整流成直流电，然后经过逆变器转变为交流电输送到工厂的电网上，从而能够减少工厂对电网电量的需求，达到减少能量消耗的目的，节约了电网的能源也就意味着减少了污染物的排放，能够满足当前政策对于工厂企业减少污染物排放的指标。一旦逆变器或者电网出现故障， 控制器也能够将机组产生的交流电经过加载电阻箱来消耗掉，从而保证整个系统的安全性，提高了整个系统的可靠性。
四、预计发电量
根据金王集团厂区所处的位置以及相关气象资料和经验估计，每台10kW的风力机每年的发电量预计为40000kWh，则10台风力机的总发电量为400000kWh。而10kW太阳能光伏板每年的发电量预计在10000kWh左右。则该系统的年总发电量在410000kWh。
以上估计均是保守估计，实际发电量应该会高于该估计值。
五、成本与收益对比
成本预算：
当前，每台10kW风力机包括塔杆和控制逆变一体机的总价格约为24400美元，（按当前6.83的汇率计算）约合人民币16.6万元，则10台风机的初期投资为166万元。每台5kW风力机包括塔杆和控制逆变一体机的总价格约为10万元，20台5kW风机的价格则为200万。
以当前的技术来考虑，太阳能发电的成本约为25000元/kW，则系统采用的10kW光伏板的投资为25万。
该系统总的投资就为191万—225万之间。
收益预算：
整个系统的年发电量为410000kWh，工业用电每度电按0.7元计算，则每年能够节约电费为0.7元/kWh*410000 kWh=28.7万元。预计6-7年内能够收回初期投资。而风力机发电系统与太阳能发电系统的设计使用年限最少为 。
经过对安装风力发电系统和太阳能发电系统的成本与收益的对比分析能够明显的感受到使用新能源带来的好处。安装风力发电系统和太阳能发电系统后，企业与工厂至少会有9年的时间享受新能源带来的资本效益而在这期间设备的维修与保养费用要远远低于使用电网供电的费用。企业与工厂在享受新能源利益的同时也响应了国家关于节能减排的政策。
六、综述
经过以上的分析与计算，安装风力发电系统和太阳能发电系统不但能够响应国家现在的节能减排的政策，而且能够让企业与工厂得到真正的实惠，真正的享受绿色新能源带来的效益。